Карточки
Тесты
Главная
Курсы
Подписка
9. Молекулярная физика и термодинамика: анализ физических процессов: #203458
В вертикальном цилиндре под подвижным поршнем находится $1$ моль гелия. Поршень перемещается без трения, атмосферное давление постоянно, масса гелия неизменна.
Из предложенных утверждений выберите все верные, характеризующие изменение состояния гелия.
УТВЕРЖДЕНИЯ
$1.$ При медленном понижении температуры давление гелия не изменяется.
$2.$ При добавлении песка на поршень (без изменения температуры) равновесное давление гелия станет меньше первоначального.
$3.$ При медленном повышении температуры сила давления гелия на поршень не изменяется.
$4.$ При медленном понижении температуры объем гелия не изменяется.
$5.$ При медленном изотермическом сжатии гелий отдает окружающей среде положительное количество теплоты.
$1.$ Верно.
Условие равновесия поршня:
$$pS = p_0S + mg $$ где $p$ — давление гелия, $p_0$ — атмосферное давление, $m$ — масса поршня.
При изменении температуры поршень перемещается, сохраняя баланс сил. Давление $p$ остается постоянным, так как определяется только внешними силами.
$2.$ Неверно.
При добавлении песка масса поршня увеличивается $( m’ > m ).$ Новое равновесное давление:
$$p’S = p_0S + m’g \Rightarrow p’ > p $$ Давление гелия возрастает.
$3.$ Верно.
Давление газа $p$ постоянно, поэтому сила давления $F = pS$ также не изменяется при изменении температуры.
$4.$ Неверно.
По закону Гей-Люссака для изобарного процесса:
$$\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2} $$ При понижении температуры $( T_2 < T_1 ) $ объем уменьшается $( V_2 < V_1 ).$
$5.$ Верно.
При изотермическом сжатии $( T = \text{const} )$:
Внутренняя энергия не изменяется $( \Delta U = 0 ). $
Над газом совершается работа $( A > 0 ).$
Чтобы температура оставалась постоянной, необходимо отдавать тепло, полученное в результате работы над газом.
20
